中圖分類號：TU318"文獻標識碼：A

摘要：現代建筑需要兼具使用價值與審美價值，這是對房屋結構設計人員所提出的新的要求。在房屋結構設計當中，有五個問題是設計人員需要重點注意的，分別是安全、美觀、實用、經濟、方便施工。筆者結合自身的工作經驗，就優(yōu)化建筑結構設計的具體流程與應用進行簡要的分析，以供參考。

關鍵詞：房屋結構;設計;建筑結構;優(yōu)化方法

伴隨人們生活水平的提高，對建筑物的實用性提出了新的要求，需要符合經濟性與觀賞性的標準。針對建筑結構設計進行優(yōu)化，既可保證房屋結構的安全性與實用性，又可滿足人們的審美要求，提高建筑物的使用性能，提高業(yè)主的居住舒適度，具有高度的現實意義。

1.結構設計優(yōu)化方法的理論基礎

立足于專業(yè)建筑工程的相關理論，針對建筑結構設計的優(yōu)化即是使建筑物的實用性與觀賞性更加符合業(yè)主的要求，又可分為的整體優(yōu)化與局部優(yōu)化兩個方面，整體優(yōu)化是針對建筑結構的基礎構架進行優(yōu)化，以提高其安全性能，局部優(yōu)化指的是針對建筑物內部的細節(jié)部位進行美化與調整，其中還包括選型、布置、造價等內容。優(yōu)化建筑結構設計，關鍵在于將剛度中心與質量中心的差距縮到最小，以保證建筑平面結構保持高度的對稱，以避免建筑物發(fā)生較大的扭轉效應。在不損害建筑物基本功能的前提下，設計人員可將豎直方向的承重構件進行貫通，為降低結構設計的難度，避免采用轉換層結構，由于剛度的變化是以漸變的形式呈現的，因此應力不會過于集中，這對提高建筑物的水平載荷能力有著中重要的作用。

2.結構設計優(yōu)化技術在建筑結構設計中的流程

2.1創(chuàng)建結構優(yōu)化模型

（1）正確選擇設計變量

在建筑結構設計當中，影響建筑結構設計的主要參數即是設計變量，常見的設計變量主要包括約束控制的相關參數以及目標控制的相關參數，在選擇設計變量的時候，可用預定參數表示變化范圍較小的設計參數，在精密計算與詳細分析的基礎上合理選擇設計變量。

（2）合理確定目標函數

為了對建筑結構設計實現優(yōu)化，確定相關目標函數的環(huán)節(jié)必不可少。目標函數主要包括鋼筋的截面積、失效概率、截面的幾何尺寸等。在一定的條件之下，目標函數是可變的，確定建筑結構設計當中的目標函數，關鍵在于鋼筋的截面積、失效概率、截面的幾何尺寸等需要與預定條件相對應，以降低建筑工程的造價。

（3）明確具體約束條件

針對建筑結構設計的具體約束條件進行明確，有助于保證結構的安全性與可靠性，一般而言，設計優(yōu)化的約束條件六個方面，具體為：構件單元約束、結構強度約束、結構體系約束、裂縫寬度約束、應力約束、尺寸約束。在建筑結構設計優(yōu)化當中，約束條件并不是一成不變的，確定約束條件是一個動態(tài)的過程。明確具體約束條件的有效方法是將實際約束條件與目標約束條件進行詳細的對比分析，如果各個約束條件均可達到相關的標準，可實現建筑結構設計的整體優(yōu)化。

2.2設定計算方案

設定計算方案是優(yōu)化建筑結構設計的關鍵環(huán)節(jié)之一，常見的計算方案主要有三種，分別是復合形法、拉氏乘子法以及Powell法。建筑結構設計優(yōu)化是基于可靠性之上進行的，其中存在著部分復雜的多變量與線性優(yōu)化問題，設定計算方案，其根本目的在于將約束優(yōu)化問題轉變?yōu)闊o約束優(yōu)化問題，隨后進行計算求解，以保證建筑結構設計的優(yōu)化質量。

2.3設計相關程序

在房屋結構優(yōu)化設計的數學模型以及計算方案的雙重指導之下，設計人員可設計綜合應用程序，該應用程序的主要特點應當包括兩個方面，一是功能齊全完備，二是運算效率高。再將全部的計算結果加以比較分析的基礎上，可得出最優(yōu)的設計方案。在建筑結構設計優(yōu)化過程當中，一味注重節(jié)約建設成本的做法是不可取的，必須要立足于技術的角度，經濟滿足技術，而技術兼顧經濟，在兩者之間尋找到合適的平衡點，以滿足建筑結構設計優(yōu)化的客觀要求。

3.結構設計優(yōu)化技術的應用分析

3.1前期參與

前期參與是優(yōu)化建筑結構設計的重要內容，建筑工程的整體造價非常容易受到前期設計方案的影響，導致建筑工程的整體造價升高，影響了建筑企業(yè)的經濟效益。但是，大部分的結構設計在這一點之上的重視程度都明顯不足，不注重前期的參與，將前期設計方案與建筑工程的整體造價分離開來。因此，在建筑結構設計優(yōu)化過程應當注重前期的參與，以便選擇科學的設計方案以及結構形式。

3.2結合細部結構

在建筑結構設計的優(yōu)化過程當中，如果缺乏具體數值量化，建議采用概念設計的方法，所謂的概念設計即是在詳細的計算與分析的基礎上對建筑結構進行合理的想象式設計。例如：在對地震烈度加以設防的過程當中，鑒于其具有較大的不確定因素，要想找到跟實際情況相符合的計算方案是比較困難的，因此可以采用概念設計的方法，將理論數據作為設計的重要參考依據。除此之外，在設計的過程當中，為了使設計方案達到最優(yōu)的狀態(tài)，以保證建筑結構的安全性與觀賞性，設計人員在使用建筑結構設計優(yōu)化的方法之時保持高度的靈活性，同時結合相應的細部結構進行設計優(yōu)化，例如：現澆的混凝土板料非常容易出現開裂，尤其是其拐彎的部位，出現開裂的機率在85%以上。針對這個常規(guī)性的問題，可將混凝土板料澆筑成矩形板，對其進行深度的簡化，以解決其拐彎的部位容易發(fā)生開裂的問題。隨后根據建筑結構的實際情況選用合適的鋼筋，鋼筋的直徑與強度都應與建筑結構的設計方案相對應，如此既可滿足建筑結構設計優(yōu)化的基本要求，又可實現建筑工程的經濟目的。

3.3優(yōu)化下部地基結構

為了促使建筑結構的下部地基結構達到最優(yōu)的狀態(tài)，在方案的選取方面應當引起設計人員的高度重視，在樁基類型的選擇方面，必須要以筑工程施工現場的實際地質條件為首要的選擇標準，同時為了降低建筑工程的整體造價，樁基類型以滿足建筑工程的安全性能與使用性能為主要的目的，不允許過分盲目追求高端的樁基技術與類型。對于灌注樁的樁長度的選擇方面，其選擇的首要標準即是樁端持力層的厚度，厚度越大，灌注樁越長，厚度越小，灌注樁越短。在將多種設計方案進行詳細的分析與認真的對比的基礎之上，選擇最優(yōu)的建筑結構設計方案。常規(guī)的建筑結構設計中的房屋結構形式可分為三種，分別是框架結構、短肢剪力墻結構、框架與短肢剪力墻融合結構，三種結構各有優(yōu)劣，設計人員應當根據工程的實際情況，選用合適的房屋結構形式，同時充分考慮建筑工程的后期效益，對設計方案加以最大程度的優(yōu)化處理。

4.結語

總而言之，針對建筑結構設計進行全面的深度優(yōu)化具有重要的現實意義，一則保證建筑工程的安全性能與使用壽命，二則降低了建筑工程的施工成本，提高了經濟效益。但是，優(yōu)化建筑結構設計是一項系統而復雜的工作，相關的設計人員必須要在充分理解結構設計優(yōu)化方法理論的基礎之上，明確結構設計優(yōu)化技術在建筑結構設計中具體流程，繼而立足于前期參與、細部結構、下部地基結構等方面加以實際應用，就建筑結構設計加以優(yōu)化，促進我國建筑結構設計工作的進步。

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